重庆大学最新成果在《自然∙通讯》上发表

近日，重庆大学物理学院韩德专研究员团队与温维佳教授团队合作，在《Nature Communications》(Nature子刊)上发表了题为“利用人工表面等离激元实现谷-偏振拓扑边界态的直接观测”(Direct observation of valley-polarized topological edge states in designer surface plasmon crystals)研究论文，重庆大学为第一署名单位，吴肖肖和孟岩为共同第一作者。

该论文通过在衬底上沉积金属图样做成宏观尺度的样品来构造人工表面等离激元晶体(designer surface plasmon crystals)。通过打破镜面对称(mirror-symmetry-breaking)在该晶体中实现了谷-霍尔拓扑绝缘体在经典光子学中的对应，并利用人工表面等离激元的表面束缚特性，实现了在试验中直接观测光子的谷-霍尔边界态。由于拓扑保护，这些边界态具有一些特定的性质，如单向激发和传输，在传输过程中基本不受尖角的散射等。可以基本没有散射损耗的绕过尖角，大大提高了传输效率。通过调节激发源的相位能实现选择性单向激发和传输，为单向传输和通讯提供了理论基础和实验可能。

该论文报道了如何利用打破镜面对称的方法在人工表面等离激元晶体中实现超薄的谷-霍尔光子拓扑绝缘体。结果表明这种人工表面等离激元晶体可以支持无泄露的表面模式，因此该体系为在经典波中更直接的实验探测拓扑性质提供了很好的方法。超薄的结构、宏观尺度的样品制备、微波频段的响应频率、不需要任何盖子等特点都为其在通讯中的应用提供了很大的可行性。另外通过改变样品的尺度，该技术同样适用于太赫兹（THz），近红外（near-infrared regimes）甚至是可见光波段。

该研究得到了国家自然科学基金、中国农业部公共利益农业科学研究专项基金等项目的支持。

论文链接

Wu, X., Meng, Y., Tian, J., Huang, Y., Xiang, H., Han, D., & Wen, W. (2017). Direct Observation of Valley-polarized Topological Edge States in Designer Surface Plasmon Crystals. Nat. Commun. 8, 1304 (2017). https://www.nature.com/articles/s41467-017-01515-2

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来源：重大新闻网

编辑：姜蕾